dyzelinių variklių purkštukai
Purkštukų paskyrimas ir jiems keliami reikalavimai
Antgalis naudojamas kurui tiekti į variklio cilindrą, purkšti ir paskirstyti degalus per degimo kameras.
Purkštukų veikimo sąlygos labai sunkios – juos veikia didžiulis slėgis ir šiluminės apkrovos. Įpurškimas prasideda esant degimo kameros temperatūrai 700…900 ˚С ir spaudimas 3…6 MPa, ir baigiasi esant temperatūrai iki 2000 ˚C ir spaudimas 10…11 MPa.
Purkštukams keliami šie labai griežti reikalavimai:
- optimalus dispersiškumas, t.y., didelis kuro lašelių smulkinimo laipsnis, nes kuo mažesnis lašelis, tuo didesnis jų bendras paviršius, kuras greičiau įkaista ir sudega, tačiau liepsnos ilgis mažėja;
- užtikrinti, kad kuro srovės greitis pasiektų degimo kameros kraštus, todėl lašeliai neturėtų būti per maži - vidutinis lašelio dydis (atsižvelgiant į pirmojoje pastraipoje pateiktą reikalavimą) 30…50 µm;
- įpurškiamų degalų paskirstymas visame degimo kameros tūryje;
- staigi injekcijos pradžia ir jos pabaiga.
Purkštukai yra atviras Ir uždaryta.
Atviri purkštukai užtikrina nuolatinį kuro tiekimą. Šiuolaikiniuose dyzeliniuose varikliuose tokie purkštukai nenaudojami.
Dyzeliniuose varikliuose naudojami uždari purkštukai, kurie atsidaro tik tiekiant degalus į degimo kamerą.
Uždaryti purkštukai gali būti dviejų tipų - vienos ir kelių skylių. Pirmieji montuojami ant variklių su, antrieji su nedalomomis degimo kameromis.
Taip pat yra mechaniniai purkštukai ir elektroniniu būdu valdomi purkštukai.
Šiuolaikinės dyzelinių variklių galios sistemos naudoja kompiuteriu valdomą įpurškimą (elektroninį valdymo bloką). Remiantis informacija iš daugybės jutiklių, tokiose sistemose atsižvelgiama į daugelį procesų ir esamų variklio parametrų. Purkštukai tokiose sistemose valdomi specialiais elektromagnetiniais arba pjezoelektriniais prietaisais, o tai atveria plačias galimybes gerinti variklio efektyvumą bei ekologiškumą.
Purkštuko išradimo istorija
Kaip žinote, Rudolfas Dieselis iš pradžių planavo savo garsiojo intelektualinio proto darbą su anglies dulkėmis. Jo maitinimo sistemoje buvo specialus siurblys, kuris suslėgtu oru pučia anglies dulkes į variklio cilindrą. Tačiau anglis pasirodė esantis mažai kaloringas kuras, negalintis duoti aukštos degimo temperatūros, ir Dyzeliui teko išradinga akis nukreipti į skystąjį kurą. Juk temperatūros skirtumas variklio cikle yra tiesioginis būdas padidinti efektyvumą, kaip nustatė prancūzas.
Iš pradžių Dyzelis bandė įpurkšti benzino į savo variklio cilindrą, tačiau per pirmąjį variklio bandymą įvyko sprogimas, kuris beveik kainavo paties Dyzelio ir jo padėjėjų gyvybę, o išradėjui teko naudoti mažiau sprogstamą kurą. - žibalas.
1894 metų birželį Dyzelis sukonstravo variklį, kuris kaip kurą naudojo žibalą, kuris specialiu antgaliu buvo įpurškiamas į cilindrus. Žibalo įpurškimui buvo naudojamas pneumatinis kompresorius, kuris sukūrė slėgį, viršijantį slėgį variklio cilindre. Tokiems varikliams buvo suteiktas „kompresorių dyzelinių variklių“ pavadinimas.
Hidraulinio kuro įpurškimo dyzeliniuose varikliuose idėja, pasak istorijos, priklauso prancūzų inžinieriui Sabate, kuris, be to, pasiūlė daugkartinį įpurškimą, tai yra įpurškimą keliais etapais (ši idėja naudojama šiuolaikinėje galioje). sistemos – Common Rail ir siurblio antgalis).
1899 metais rusų inžinierius Aršaulovas sukonstravo ir pirmą kartą pristatė originalios konstrukcijos aukšto slėgio kuro siurblį – varomą cilindre suspaustu oru, dirbantį su bekompresoriniu antgaliu. Šie purkštukai buvo montuojami dyzeliniuose varikliuose, kuriuos praėjusio amžiaus pradžioje gamino Ludwigo Nobelio mechaninė gamykla Sankt Peterburge („rusiški dyzeliniai varikliai“).
XX amžiaus 20-ajame dešimtmetyje vokiečių inžinierius Robertas Boschas patobulino įmontuotą aukšto slėgio kuro siurblį, taip pat sukūrė sėkmingą bekompresoriaus purkštuko modifikaciją. Šie įrenginiai su įvairiais patobulinimais naudojami dyzelinių variklių maitinimo sistemose iki šiol.
Dyzeliniai varikliai, kurie naudoja padidintą degalų slėgį degalų sistemoje prieš įpurškimą, vadinami „dyzeliniais varikliais be kompresoriaus“.
Šiuo metu klasikiniai kompresoriniai dyzeliniai varikliai neturi praktinio pritaikymo. Šiuolaikiniuose varikliuose įpurškimas atliekamas ne kompresoriniais metodais.
Tačiau mokslas ir technologijos nestovi vietoje, o dėl plačiai paplitusio visų transporto priemonių sistemų kompiuterizavimo mechaninius purkštukus pamažu keičia pažangesni elektroniniu būdu valdomi įrenginiai.
Kelių skylių antgalio veikimo principas
Kelių skylučių antgalyje pagrindinė dalis yra purkštuvas. Jis susideda iš kūno 1
(ryžių. 1, a) ir adatas 2
. Purkštuvas pritraukiamas prie kūno 7
purkštukai su veržle 3
. Ant adatos viršaus spaudžia spyruoklė 12
(ryžių. 1, b). Kuro į ertmę B purkštukai tiekiami per kanalą IN.
Kai siurblys nepaduoda kuro ( ryžių. 1. aš), slėgis ertmėje B yra 2…4 MPa. Degalai spaudžia krovinio diržą G adata, tačiau ši jėga yra mažesnė už spyruoklės jėgą, kuri spaudžia adatą prie purkštuvo. Adatos fiksavimo kūgis D uždengia išleidimo angas - antgalį A.
Kai kuras tiekiamas iš siurblio, degalų slėgio jėga ant juostos G tampa spyruoklinė jėga, adata pakyla, o per antgalį A degalai įpurškiami į degimo kamerą dideliu greičiu. Pasibaigus degalų tiekimui, slėgis nukrenta, spyruoklė grąžina adatą į savo vietą, užblokuodama purkštukų išleidimo angas, ir įpurškimas sustoja.
Adatos kilimą riboja jos viršutinių pečių pabrėžimas kūne 5 purkštukai ir makiažas 0,2…0,25 mm.
Kuro smulkinimo kokybė priklauso nuo jo judėjimo per purkštukus greičio, o tai savo ruožtu priklauso nuo įpurškimo slėgio. Įprastu režimu degalų srovės greitis yra 200…400 m/s. Norėdami tai padaryti, purkštuke ir degimo kameroje būtina sukurti slėgio skirtumą 5…10 MPa. Kadangi slėgis cilindre įpurškimo momentu pasiekia 3…5 MPa, degalų slėgis purkštuve turi būti didesnis nei 10…20 MPa.
Siekiant užtikrinti, kad antgalis veiktų esant tokiam slėgiui, purkštuvo korpusas ir adata yra pagaminti labai tiksliai ir sujungti vienas su kitu. Jie yra trečioji tiksli pora aukšto slėgio linijoje. Adatos ir purkštuvo korpuso negalima išardyti, juos reikia pakeisti tik kaip komplektą.
Kelių skylių purkštukų įtaisas
Varikliuose su nedaloma degimo kamera paprastai montuojami kelių skylių purkštukai. Taigi, KamAZ-740 varikliuose montuojami 33 serijos purkštukai, ZIL-645 ir YaMZ-240 varikliuose - B-2SB purkštukai, YaMZ-238 varikliuose - 80 modelio purkštukai ( žr. 2 paveikslą puslapio apačioje).
Į kūną 7 purkštukai su veržle 3 pritvirtintas purkštuvas su adata 2 . Purkštuve yra keturios skersmens purkštukų angos 0,3 mm. Ant adatos per juostą 13 spyruokliniai presai 12 . Kuras iš siurblio tiekiamas į purkštuko ertmę per jungtį 9 kuriame yra sumontuotas filtras 10 . Viršutinė korpuso anga skirta per tarpus tarp adatos ir purkštuvo nutekėjusį kurą išleisti į baką. Smeigtukai 4 Ir 6 nustatyti tikslią purkštuvo padėtį korpuso ir kuro kanalų atžvilgiu. Tarpinės 11 sureguliuokite spyruoklės įtempimą, kuris lemia įpurškimo pradžios slėgį.
Purkštukai montuojami specialiuose lizduose cilindro galvutėje ir tvirtinami laikikliais.
Tarp purkštuko korpuso ir bloko galvutės įdedama sandarinimo varinė poveržlė (žiedas), kuri uždedama ant purkštuvo korpuso ir kartu su antgaliu atsargiai įkišama į galvutės lizdą. Tokia poveržlė tarnauja ne tik kaip sandariklis tarp purkštuko ir galvutės, bet ir užtikrina gerą šilumos išsklaidymą iš purkštuvo į cilindro galvutę.
O-žiedas 8 apsaugo vožtuvo dangtelio ertmę nuo dulkių ir drėgmės.
Vienos skylės kaiščio antgalio įtaisas
Vienos skylės purkštukai kartais vadinami kaiščio purkštukais, nes jo adatos galas pagamintas kaiščio pavidalu. Tokie purkštukai paprastai montuojami dyzeliniuose varikliuose su atskirtomis degimo kameromis.
Tokių purkštukų purkštuvo konstrukcija numato, nes kuro purškimas yra labiau nukreiptas nei kelių skylučių purkštuvų, o nemaža dalis kuro pasiekia degimo kamerų sieneles, sudarydama greitai garuojančią plėvelę.
Dyzeliniai varikliai su sūkurinėmis (atskiromis) degimo kameromis yra mažiau jautrūs degalų sudėčiai ir veikia stabiliau esant įvairiems sukimosi greičiams. Su jais naudojami purkštukai skirti žemesniam slėgiui, todėl nereikalauja tokio didelio gamybos tikslumo kaip nedalomos degimo kameros purkštukai, todėl yra pigesni.
Įjungta ryžių. 1, in parodytas vienos skylės kaiščio antgalio purkštuvas. Toks antgalis montuojamas sūkurinėse degimo kamerose ir turi vieną antgalį.
Adatos galas 2
pagamintas smeigtuko pavidalu 13
kūginė forma, išsikišusi už purkštuvo korpuso. Kaištis skirtas formuoti kūgio pavidalo kuro srovę.
Vienaangių purkštukų veikimo principas nesiskiria nuo daugiaangių purkštukų veikimo principo.
Kai kurių tipų purkštukų, naudojamų buitiniuose autotraktorių dyzeliniuose varikliuose, įtaisas parodytas 2 paveikslas.
